Ensayo de Compresión Triaxial para Suelos Cohesivos

ASTM D 2850-03ª
AASHTO T 234

ENSAYO DE COMPRESIÓN
TRIAXIAL PARA SUELOS
COHESIVOS

Competencias Técnicas de Laboratorista
en Mecánica de Suelos

ALCANCE

Esta norma tiene como objetivo determinar la
resistencia al esfuerzo cortante y la relación esfuerzo-
deformación de una muestra cilíndrica de suelo
cohesivo inalterada ó remoldeada.


EQUIPO Dispositivo de carga axial:
Puede ser un gato de
tornillo accionado por un
motor eléctrico.
Dispositivo para medir la
carga axial: Puede ser un
anillo de carga o una celda
de carga.

Pistón de carga axial:
Pistón pasante a través
de la parte superior de
la cámara

Cámara de compresión triaxial:
Consiste de una placa base,
superior separadas por un cilindro
capaz de resistir la presión
aplicada.

EQUIPO

Dial de deformación axial: Debe
tener una sensibilidad de 0.001
pul, y un recorrido mínimo del
20% de la altura de la muestra Dispositivo de control de
presión: Será capaz de aplicar la
presión a la cámara mediante una
válvula conectada en la parte
Tapa y base de la muestra: Serán superior de la cámara.
usadas para prevenir el drenaje de la
muestra, y tendrán el mismo diámetro
inicial de la muestra.

Otros aparatos.- Cuchillo de moldeo,
perfilador de muestras, recipientes EQUIPO
para determinar el contenido de
humedad, anillos de caucho, equipo
compactador, piedras porosas y papel
filtro.

Membrana de
caucho

Calibrador

Balanza


MUESTRA DE ENSAYO

 Las muestras pueden ser
inalteradas o remoldeadas.

MUESTRAS INALTERADAS
 Se las puede obtener de
bloques inalterados o
mediante tubos de pared
delgada.
 Bloques inalterados: perfile Perfilador de muestras.

la muestra hasta obtener el
diámetro y altura final.


MUESTRA DE ENSAYO
 Tubo muestreador: se
recortarán solamente las
superficies planas.
 Mida y registre las
dimensiones de la
probeta.
 Pese y registre la masa
de la probeta. Medida de las dimensiones de la probeta.

 Determine el contenido
de humedad ASTM D
2216.


MUESTRA DE ENSAYO

MUESTRAS
REMOLDEADAS

 Mezcle el suelo con agua,
y déjelo en reposo por lo
menos 16 horas.
 Compacte el suelo en al
menos 6 capas en un
molde hasta la densidad
Compactación de la muestra.
deseada.
 Escarifique cada capa.


MUESTRA DE ENSAYO

 Terminada la
compactación determine
las dimensiones de la
probeta.
 Pese la masa de la
probeta.
 Determine el contenido Medida de las dimensiones de la probeta.

de humedad ASTM D
2216.


PROCEDIMIENTO
 Humedezca las piedras
porosas y el papel filtro.
 Lubrique el interior y
exterior de la membrana.
Fijación de la membrana al dilatador de membranas.
 Fije la membrana al
dilatador de membrana.
 Coloque sobre la base de
la muestra las piedras
porosas, el papel filtro, la
probeta y la tapa superior. Colocación de la membrana en la probeta.


PROCEDIMIENTO

 Extienda la membrana
sobre la tapa y base de
la muestra y séllela con
los anillos de caucho.
 Aplique un vacio de 5 in
Hg hasta que todo el
Sellado de la tapa y base de la muestra
aire sea expulsado.
 Ensamble la cámara
triaxial.


PROCEDIMIENTO
 Ponga en contacto el
pistón con la tapa de la
muestra para permitir el
asentamiento y la
alineación del pistón con
la tapa. Ensamblado de la cámara triaxial.

 Llene con agua la cámara
triaxial.
 Aplique una presión de
confinamiento hasta que
el regulador indique la
presión deseada
Contacto del pistón axial con la tapa de la muestra .


PROCEDIMIENTO
 Encere los deformímetros
vertical y de carga.
 Aplique la carga axial a
una velocidad de
deformación de 0.127
cm/min (lecturas
constantes o hasta el 20%
de la deformación axial). Encerado del deformímetro axial.

 Registre las lecturas de
deformación axial y de
carga.


PROCEDIMIENTO
 Apague la máquina, suelte la
presión del equipo y
remueva la muestra.
 Realice un gráfico o tome
una fotografía del tipo de
falla.
 Siga el mismo procedimiento
descrito anteriormente para
realizar dos ensayos Remoción de la muestra de la cámara triaxial.

adicionales con diferente
presión de confinamiento 3.


CÁLCULOS

• Calcule la altura inicial Ho, de la probeta como la media
aritmética de las lecturas realizadas.

• Calcule el diámetro D, de la probeta, como sigue:

Donde

D
di 2 * dm ds di = Diámetro inferior, mm ó cm.
4 Dm= Diámetro medio, mm ó cm.
Ds= Diámetro superior, mm ó cm.


CÁLCULOS

• Calcule el área Ao, y volumen V de la probeta.

*D2 V Ao * H o
Ao
4

• Calcule la deformación axial unitaria (ε), para cada
carga aplicada, como sigue:

Donde
H
Ho ΔH= Variación de la altura de la probeta, en
cm ó mm.
Ho= Altura inicial de la muestra, en cm ó mm.


CÁLCULOS
• Calcule el área corregida para cada aplicación de
carga, como sigue:

Ao
A
1
Donde

• Ao=Área inicial promedio de la sección transversal de
la muestra, en cm2 ó mm2.
• ε=Deformación axial unitaria para cada carga axial
aplicada.


CÁLCULOS
• Calcule el área corregida para cada aplicación de
carga, como sigue:

P
1 3
A

Donde:

P=Carga axial aplicada, medida en kg, y se la calcula con
la siguiente expresión:
P = Lectura del deformímetro de carga * Factor de calibración del anillo.


CÁLCULOS
Esfuerzo desviador versus
• Con los resultados 4.0
deformación
obtenidos construir 1 3

para cada presión 3.0
Probeta 3

Esfuerzo en (Kg/cm2)
lateral 3, una gráfica
en escala aritmética; 1 3

2.0 Probeta 2
ubicando en el eje de
las abscisas las 1 3

Probeta 1
deformaciones 1.0

unitarias ε, en
porcentaje, y en 0

ordenadas el esfuerzo 1.0 2.0 3.0 4.0
Deformación unitaria (%)
desviador, 1 - 3.
Fuente: Normas ASTMD D 2850


CÁLCULOS

• Calcule los esfuerzos principales a la falla,
como sigue:

3 = presión lateral de confinamiento
aplicada a la cámara.

1 = esfuerzo principal mayor = esfuerzo
desviador a la falla + presión de
confinamiento aplicada a la cámara.


CÁLCULOS

Dibuje los círculos de Mohr para cada probeta
ensayada y trace una tangente o envolvente a ésta,
para ello determine el centro de cada círculo y el radio
como sigue:

Centro = ( 1 + 3) /2
Radio = ( 1 - 3) / 2


CÁLCULOS
• De esta gráfica obtenga
Circulo de Mohr
los parámetros de 3.0

cohesión y ángulo de

Esfuerzo tangenciales (Kg/cm2)
fricción, midiendo la 2.0
pendiente de la
tangente que Probeta 3
1.0
corresponde al ángulo Probeta 1
Probeta 2

de fricción interna (Ø), y C 0
la intercepción con la 1.0 2.0 3.0 4.0

ordenada que
3
1 3

1 3 2
Deformación normales (Kg/cm2)
corresponde a la
cohesión (C). Fuente: Normas ASTMD D 2850


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